Выбор настроек ПИД регуляторов LB-760A и LB-762

LB-765 LB-762 LB-760A

Настройки ПИД-регулятора

ПИД-регуляторы (сельскохозяйственные, например: LB-760A - начиная с версии 7.1 программы загрузки, LB-762 и универсальные контроллеры, например, LB-600, LB-472, LB-708) обеспечивают стабильные параметры управления, но требуют экспериментальных измерений. поведение контролируемого объекта (например, зала) и ввод в регулирующие органы соответствующих коэффициентов, информирующих процедуру PID об объекте, с которым он взаимодействует. Коэффициенты ПИД, которые должны программироваться отдельно для каждого процесса (нагрев, охлаждение, увлажнение и сушка), в частности: 

Выполнение тюнингового эксперимента

Точный выбор настроек ПИД (настройки) можно получить, выполнив экспериментальное измерение поведения объекта (зала) путем измерения реакции объекта на скачок единицы в открытой системе (т. Е. С отключенным автоматическим регулированием). Эксперимент состоит в изучении того, как изменения ручного управления (изменения выходных сигналов регулятора) влияют на измерения в установке. В ходе эксперимента следует учитывать следующие требования:

Во время настройки выполните следующие операции:

Отсутствие четкого влияния контрольного значения на изменение результата измерения в установке указывает на технические проблемы с исполнительными устройствами, такие как:

В этом случае расчет параметров PID будет большой ошибкой или даже невозможным. Затем следует проанализировать причину этого явления и внести в объект соответствующие технические изменения, чтобы результат измерения явно зависел от контрольного сигнала. В отсутствие этой зависимости регулятор не будет совершать «чудес», и мы не получим достаточно стабильное регулирование.

Расчет настроек PID

Теоретический ход поведения каждой системы в зависимости от времени в течение эксперимента (проведенный методом «реакция на скачок единицы в открытой системе») показан на рисунке 1, где:

Теоретические занятия во время эксперимента по настройке методом отклика прыжка на единицу в открытой системе.1. Теоретические курсы во время
настройка эксперимента с использованием метода ответа
для прыжка юнитов в открытой системе

Единицами измерения, описывающими реакции объекта A, являются: 1 ° C, относительная влажность 1% и концентрация CO2 100ppm.

При определении значений времени d и t следует создавать касательную в точке наибольшего наклона зарегистрированного измерения (например, переменной температуры в зале), как показано на рисунках 1, 2 и 3.

Исходя из этого, параметры ПИД могут быть определены достаточно близко к оптимальному (для нагрева, охлаждения, увлажнения и сушки), который затем должен быть запрограммирован в контроллере:

если, например, мы выполнили эксперимент по нагреву, рассчитанные параметры относятся к параметрам PID для отопления и т. д. 

Пробные прогоны во время эксперимента

Фактические осциллограммы, полученные в ходе эксперимента по настройке температуры.2. Реальные осциллограммы, полученные в ходе эксперимента по настройке нагрева

Например, во время проверки поведения нагрева в реальном объекте были получены сигналы, как на рисунке 2. Для принудительного скачка мощности нагрева Y = 10% из графика были считаны следующие значения: d = 5 * 60 = 300 секунд, t = 20 * 60 = 1200 секунд и A = 2 ° С Таким образом, рассчитанные параметры ПИД для нагрева будут:

Особое внимание следует уделить точному измерению времени d, так как оно используется для расчета обоих факторов: Ti и Td. Коэффициент Td должен быть примерно в 4-8 раз меньше, чем Ti. Измеренный курс эффективности нагрева указывает на правильную работу исполнительных устройств, реакция быстрая и соответствует ожиданиям управления (см. Рис. 1).

Фактические осциллограммы, полученные во время эксперимента по настройке влажности.3. Реальные формы волны, полученные во время эксперимента по настройке увлажнения
Во втором примере во время исследования поведения увлажнения в реальном объекте были получены формы волны, как на рисунке 3. Для принудительного скачка выходного сигнала увлажнения Y = 5% из графика были считаны следующие значения: d = 16 * 60 = 960 секунд, t = 6 * 60 = 360 секунд и А = 3,2% отн. Поэтому рассчитанные параметры PID для увлажнения будут:

Измеренный ход регулирования увлажнения не указывает на хорошую работу устройств, реакция влажности на управляющий сигнал значительно задерживается (на d = 960 с), и после слишком быстрого повышения влажности в зале возникают самопроизвольные колебания влажности (без участия регулятора). Эти изменения не соответствуют ожиданиям теории регулирования, что проявляется в трудностях получения точного регулирования.

Двухступенчатый контроль температуры

Чтобы улучшить стабилизацию с помощью контроллера, в регуляторе LB-762 введено двухвариантное управление температурой, включенное в новую вкладку «Регулирование температуры»:
1-этапное регулирование - стандартное (действует на текущей основе),
2-этапное управление, при котором функции управления делятся на 2 части:

Для 2-этапного управления выбор параметров ПИД выполняется в следующие шаги:

Двухступенчатое регулирование предназначено для быстрой компенсации влияния сушки (например, в результате интенсивной работы кулера летом) на падение температуры в зале, так что воздух из кондиционера должен иметь более равномерную температуру.

Исправление настроек PID

После программирования рассчитанных настроек ПИД-регулятора необходимо выполнить дополнительную коррекцию (для лучшей работы контроллера, то есть для более стабильного поведения выходов контроллера) путем изменения коэффициентов ПИД-регулятора. Необходимо изменить только набор параметров ПИД-регулятора, который применяется к исправленному процессу (например, настройки ПИД-регулятора нагрева, если мы хотим улучшить стабильность нагрева). Параметры PID взаимодействуют друг с другом, поэтому вы должны внести изменения только в один параметр, дождаться изменения в поведении системы и на этой основе оценить, идут ли изменения в правильном направлении. Параметры лучше всего выбирать, изменяя значение в два раза выше или в два раза ниже. Во время изменений вы должны соблюдать следующие правила:

Например, полученные результаты настройки

Актуальная настройка после настройки подогрева ПИД.4. Актуальная регулировка после установки нагревательного ПИД

Например, фактические результаты после выполнения настройки нагрева и программирования рассчитанных параметров ПИД-регулятора показаны на рис. 4. Графики показывают стабильное регулирование температуры с небольшой погрешностью (+/- 0,2 °C) и правильную реакцию устройств на ступенчатое изменение уставки на 1 °C.

Настройки регулирования CO2

Во время эксперимента с контролем концентрации CO2 определяется только усиление регулятора: Kp = Y / A. В этом случае должны переключаться только выходы вентиляции и воздуха (управление заслонкой приточного воздуха), оставляя выходы контроллера в автоматическом режиме. Вызов контрольного шага значения выходного сигнала состоит в изменении выходного сигнала управления воздухом (т. Е. Изменения положения воздушных заслонок в смесительной камере).

Например, для CO2: для скачка выхода воздуха на Y = 15% и результирующего изменения измеренной концентрации A = 1000 ppm = 10 * 100 ppm рассчитанный коэффициент усиления регулятора будет: Kp = Y / A = 15/10 = 1,5.

Вспомогательные настройки

Вспомогательные настройки регуляторов LB-760A и LB-762 используются для обеспечения оптимального перехода между противоположными исполнительными механизмами, то есть между нагревом и охлаждением, а также между увлажнением и осушением. Рекомендуемые значения вспомогательных настроек, сопровождающих параметры PID на вкладке «Коррекция»:

Эти отклонения не следует устанавливать на слишком малые значения, так как слишком часто устройства будут чередоваться с уменьшением и увеличением данного параметра, что приведет к увеличению энергопотребления.